謝雪錦

（廈門市松柏中學，福建 廈門 361012）

2015年9月國家教育部發(fā)布的《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》明確提出探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新的教育模式，促進學生具有較強的信息意識與創(chuàng)新意識?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版）》（下文簡稱課程標準）也明確提出“將科學、技術、工程學和數(shù)學（STEM）整合到實踐活動中，以適應對超越學科本身知識和能力的要求，以及社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的需要?！睘榇?，有必要在高中生物學教學中開展STEM教育的應用研究。

一、基于STEM教育的高中生物學教學概述

STEM最初是由美國政府提出的，它是指科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）以跨學科的形式在教學中整體呈現(xiàn)。［1］STEM教育突出探究和解決問題，充分體現(xiàn)對能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)，具有情境性、融合性、綜合性、創(chuàng)新性等主要特點。STEM教育強調對學生的科學素質、技術素質、工程素質和數(shù)學素質的早期綜合培養(yǎng)，引領未來教育的發(fā)展方向，越來越受到教師的關注。

基于STEM教育理念的高中生物學教學強調以學生為中心，創(chuàng)設真實問題情境，引導學生應用STEM的綜合知識、以小組為單位設計解決方案，開展科學探究活動，習得生物學知識，提高探究能力、實踐能力與創(chuàng)新能力。本文以人教版《高中生物·必修2·遺傳與進化》中“人類遺傳病”教學為例，闡述根據(jù)STEM教育理念的高中生物學教學實踐與研究（如圖1）。

二、基于STEM教育的高中生物學教學實踐

1.創(chuàng)設情境，激發(fā)探究興趣

“人類遺傳病”的教學內容是以遺傳病的病理、診斷和預防為主線，以遺傳與優(yōu)生為核心，闡述人類遺傳病的常識性知識。根據(jù)課程標準對“人類遺傳病”教學的要求是列出包括單基因病、多基因病和染色體病等人類遺傳病的類型，探討人類遺傳病的監(jiān)測和預防。擬定本節(jié)教學目標是:①舉例說出人類單基因病、多基因病和染色體病等三類遺傳病及其病例；②說出人類遺傳病的危害；③通過醫(yī)學專著、報刊雜志及Inter網搜集有關人類常見的遺傳病、基因診斷等方面的資料，學會鑒別、選擇、運用和分享信息；④嘗試分析遺傳病的危害、闡明與遺傳病相關社會現(xiàn)象；⑤探討人類遺傳病的監(jiān)測和預防。

圖1基于STEM教育的高中生物學教學過程

本節(jié)教學伊始，以生活中的真實問題創(chuàng)設學習情境，應用微視頻動畫展示“一對青年經過馬拉松式的愛情長跑，終于要步入婚姻殿堂。由于大齡，這對夫婦向醫(yī)生進行遺傳咨詢”。以生活中的真實問題創(chuàng)設學習情境，引起學生的關注，調動學生的探究興趣與積極性。

2.設計問題，指導探究性學習

根據(jù)教學目標，教師創(chuàng)設難度適中的探究問題：①遺傳病的種類是什么？有何特點與規(guī)律？遺傳病有哪些危害？②請為這對夫婦解答如何生一個不患遺傳病的寶寶？指導學生基于課前調查周圍熟悉的50個家庭中白化病、紅綠色盲、高度近視的發(fā)病情況，畫出患病家庭的遺傳系譜圖，運用數(shù)學統(tǒng)計方法計算其后代可能的發(fā)病率，依據(jù)有關遺傳病的知識進行人類三大基本遺傳病的分類與分析，根據(jù)已學習過的有關基因突變和染色體畸變等知識開展小組討論，總結人類遺傳病的危害，了解遺傳病的監(jiān)測和預防方法，理解相關遺傳病的治療方法與技術以及婚姻法禁止近親結婚的原因，促進學生學會搜集、分析資料，綜合應用所學的生物學、數(shù)學及相關科學技術等知識，分析、解決現(xiàn)實生活中的真實問題，提高探究能力和實踐能力，提升社會責任意識，充分體現(xiàn)了STEM的數(shù)學、科學與技術的融合性。

3.解決問題，構建概念體系

在上述探究性學習的基礎上，組織學生深入閱讀教科書相關內容以及遺傳病危害等資料，應用有關遺傳病種類、特點、規(guī)律等基本知識，以及優(yōu)生優(yōu)育技術和對遺傳病患病概率的分析方法，為這對夫婦如何生一個健康的寶寶提出建議：①進行遺傳咨詢檢查，若患有嚴重的顯性遺傳病，如視網膜母細胞瘤、強直性肌營養(yǎng)不良、遺傳性痙攣性共濟失調、結節(jié)性硬化、軟骨發(fā)育不全等，或男女雙方都患有的隱性遺傳病，如肝豆狀核變性、苯丙酮尿癥等，或較嚴重的多基因遺傳病，如精神分裂癥、躁狂抑郁性精神病、先天性心臟病、唇裂與腭裂等，則不宜生育。②進行產前診斷，避免一些遺傳病兒和畸形兒出生。同時創(chuàng)新性地提出解決不同類型遺傳病發(fā)病率等問題的方法，如不僅要從阻斷遺傳的獲得入手，還要思考獲得遺傳后如何防止發(fā)病，通過遺傳攜帶者的檢出、遺傳咨詢、婚姻指導及選擇性流產，開展基因矯正和基因治療及遺傳病高危家庭監(jiān)護等主動遺傳預防，注意環(huán)境保護等全面預防遺傳病。在解決問題過程中學生獲取的知識就比較系統(tǒng)化和多元化，使得邏輯思維、創(chuàng)新思維、探究能力得到進一步的提升，體現(xiàn)了STEM的創(chuàng)新性。

同時，學生在任務驅動下主動學習并建構遺傳病的類型、遺傳病的監(jiān)測及預防的知識概念體系（如圖2），通過基因突變與染色體變異的知識與遺傳病的病理知識相互融合，生物學知識與數(shù)學的計算方法相融合，分析推導優(yōu)生的原則，突出知識的內在聯(lián)系性，綜合運用所掌握的知識，解決優(yōu)生措施這個系統(tǒng)工程性問題，將解決問題的方法與工程框架建設相聯(lián)系，體現(xiàn)STEM教育的工程性和綜合性。

圖2遺傳病類型監(jiān)測及防治概念體系

4.融合溝通，交流分享

仍以“如果這對夫婦正常，但他們的曾祖母有白化病，他們的后代患白化病的概率為多少？”指導學生開展小組討論，綜合本節(jié)所學的知識解決問題。有的小組提出解決這一問題的思路是：可以將這對夫婦的生殖細胞進行體外基因篩查，再將健康的受精卵移植回妻子的體內妊娠。各組進行溝通和交流，分享研究結果，思維相互碰撞，在思想上達到共鳴。這樣的教學與STEM教育以學生為中心的教育理念相吻合，讓學生能夠給遺傳病患者更多的關愛，以一顆平常心待之；更好地體驗和理解科學、技術、工程和數(shù)學之間的緊密關系。

參考文獻：

［1］石進德.STEM教育在發(fā)展高中生物學核心素養(yǎng)中的應用［J］.福建基礎教育研究，2016（8）.

［2］余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式［J］.開放教育研究，2015（4）.

［3］張啟軍.淺談具于STEM教育特色的通用技術課堂教學［J］.教育研究與評論，2014（3）.